课时作业13 化学反应速率与化学平衡图像(Word练习)-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（鲁科版）

课时作业(十三)　化学反应速率与化学平衡图像 一、选择题 1．在密闭容器中进行反应M(g)＋N(g)⥫⥬R(g)＋2L(？)，R的体积分数φ随时间的变化情况如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．正反应为吸热反应，L是气体 B．正反应为吸热反应，L是固体或液体 C．正反应为放热反应，L是气体 D．正反应为放热反应，L是固体或液体 解析：选C　根据图像可知，当压强相同时，温度为T2时首先达到平衡状态，说明T2大于T1，升高温度φ降低，即平衡向逆反应方向移动，故正反应是放热反应；当温度相同时，压强为p2时首先达到平衡状态，说明p2大于p1，增大压强φ降低，即平衡向逆反应方向移动，故正反应是气体分子数增大的反应，所以L一定是气体，C项正确。 2．已知反应2H2(g)＋CO(g)⥫⥬CH3OH(g)的平衡常数如下表。按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。 温度/℃ 500 700 800 平衡常数K 2.50 0.34 0.15 下列大小比较正确的是(　　) A．平衡常数：K(a)>K(c)，K(b)＝K(d) B．正反应速率：v(a)>v(c)，v(b)＝v(d) C．达到平衡所需时间：t(a)＝t(c)，t(b)>t(d) D．平均相对分子质量：M－(a)＝M－(c)，M－(b)＞M－(d) 解析：选A　温度相同，平衡常数相同，不同温度时，CO的转化率越大，平衡常数越大，所以K(a)>K(c)，K(b)＝K(d)，A项正确；根据表中数据可知，温度越高，平衡常数越小，说明正反应为放热反应，所以T1<T2<T3，则反应速率v(a)<v(c)，b、d点温度相同，但b点压强大于d点，所以v(b)>v(d)，B项错误；因为v(a)<v(c)，v(b)>v(d)，所以达到平衡所需时间t(a)>t(c)，t(b)<t(d)，C项错误；平衡向右移动，气体的物质的量减小，平均相对分子质量增大，所以M－(a)>M－(c)，D项错误。 3．已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH<0，当反应器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料后，测得在不同温度下，反应达到平衡状态时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线a、b、c如图所示。下列说法正确的是(　　) A．曲线a对应的反应温度最高 B．图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系为K(M)＝K(Q)<K(N) C．相同压强下，投料相同，达到平衡所需时间关系为c<b<a D．若N点时c(NH3)＝0.2 mol·L-1，起始时c(N2)＝0.1 mol·L-1 解析：选C　正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，氨气的物质的量分数减小，相同压强下，投料比相同，曲线a对应的NH3的物质的量分数最大，所以曲线a对应的温度最低，A错误；对于同一化学反应，K只受温度影响，温度不变K不变，所以K(M)＝K(Q)，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，由题图可知，曲线c对应的温度高于曲线b对应的温度，所以Q点的温度低于N，K(Q)>K(N)，B错误；相同压强下，投料相同，温度越高反应速率越快，反应达到平衡所需时间越短，曲线c、b、a所对应的温度依次降低，所以反应达到平衡所需时间关系为c<b<a，C正确；N点时，氨气的物质的量分数为20%，设N2的转化率是b，N2的起始浓度为x mol·L-1 　　　　　　　　N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g) 起始(mol·L-1)　　x　　　3x　　　　0 转化(mol·L-1)　　xb　　 3xb　　　 2xb 平衡(mol·L-1)　x－xb　 3x－3xb 2xb 根据题意有， 所以x＝0.3，D错误。 4．可逆反应2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)　ΔH＜0，一定条件下在某密闭容器中达到平衡，T1时改变某一条件，化学反应速率与反应时间关系如图。下列说法中正确的是(　　) A．t1时改变某一条件，平衡将向逆反应方向移动 B．维持压强不变，t1时升高反应体系温度 C．维持温度不变，t1时扩大反应体系体积 D．维持温度、压强不变，t1时充入SO2(g) 解析：选A　t1时改变某一条件，逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，A项正确；维持压强不变，t1时升温，正逆反应速率均增大，B项错误；维持温度不变，t1时扩大反应体系体积，反应物和反应产物的浓度都减小，正逆反应速率均减小，C项错误；维持温度、压强不变，t1时充入SO2，正反应速率增大，逆反应速率不变， D项错误。 5．已知NO2和N2O4可以相互转化：2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)(正反应为放热反应)。现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为2 L的恒温密闭容器中，反应物物质的量浓度随时间变化关系如图所示，则下列说法错误的是(　　) A．前10 min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)＝0.02 mol·L-1·min-1 B．反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因可以是向容器中添加NO2(g) C．若要达到与最后相同的化学平衡状态，在25 min时还可以采取的措施是添加N2O4(g) D．a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点成是b和d 解析：选A　由图可知0～10 min时，X曲线Δc＝(0.6－0.2)mol·L-1＝0.4 mol·L-1，Y曲线Δc＝(0.6－0.4) mol·L-1＝0.2 mol·L-1，X曲线浓度变化量是Y曲线浓度变化量的2倍，则X曲线表示NO2浓度随时间的变化曲线，Y曲线表示N2O4浓度随时间的变化曲线；反应时NO2浓度增大，N2O4浓度减小，说明反应逆向进行；前10 min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)＝＝＝0.04 mol·L-1·min-1，故A错误；反应进行至25 min时，c(NO2)增大、c(N2O4)不变，所以改变的条件可能是向容器中添加NO2(g)，故B正确；若要达到与最后相同的化学平衡状态，在25 min时还可以增大反应产物平衡逆向移动来实现，故C正确；如果各物质的浓度不变时，该可逆反应达到平衡状态，根据图知，b、d点各物质浓度不变，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D正确；故选A。 6．下列关于化学反应图像的说法错误的是(　　) A.图1可表示反应2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)在等温、等压条件下平衡后t时刻充入NO2时反应速率随时间的变化图像 B．图2可表示反应CO(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)在一定温度下将0.5 mol CO和0.5 mol H2在体积为2 L的密闭容器中发生反应时CO的体积分数随时间的变化图像 C．图3可表示反应2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)，温度：T1>T2，反应为吸热反应 D．图4可表示反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)　ΔH>0，且m＋n>p＋q 解析：选C　A项，在等温、等压条件下，平衡后t时刻充入NO2，正反应速率增大，逆反应速率减小，最后重新达到平衡状态，正确；B项，将0.5 mol CO和0.5 mol H2在体积为2 L的密闭容器中发生反应，起始时CO与H2的体积比为1∶1，CO的体积分数为50%，设反应过程中消耗CO x mol，则： 　　　　　　　CO(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3OH(g) 起始/mol 0.5 0.5 0 转化/mol x 2x x 平衡/mol 0.5－x 0.5－2x x 则平衡时CO的体积分数为×100%＝×100% ＝50%，所以在反应过程中CO的体积分数不变，正确；C项，根据“先拐先平数值大”的原则，温度：T2>T1，温度高时SO3的体积分数小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，错误；D项，由图可知，升高温度，A的转化率增大，说明升高温度平衡正向移动，正反应为吸热反应，压强越大，A的转化率越大，说明增大压强，平衡正向移动，正反应方向为气体体积减少的方向，则m＋n>p＋q，正确。 7．在相同温度和压强下，对反应CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表： 物质物质的量实　验 CO2 H2 CO H2O(g) 甲 a mol a mol 0 mol 0 mol 乙 2a mol a mol 0 mol 0 mol 丙 0 mol 0 mol a mol a mol 丁 a mol 0 mol a mol a mol 上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是(　　) A．乙＝丁>丙＝甲 B．乙>丁>甲>丙 C．丁>乙>丙＝甲 D．丁>丙>乙>甲 解析：选A　把各组物质进行极端转化，均转化为反应物，则 CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) 甲： a mol a mol 0 mol 0 mol 乙： 2a mol a mol 0 mol 0 mol 极端转化后的丙： a mol a mol 0 mol 0 mol 极端转化后的丁： 2a mol a mol 0 mol 0 mol 因此甲与丙、乙与丁分别为等效平衡，因此平衡时n(CO)：乙＝丁，丙＝甲。比较甲和乙，乙可看作在甲的基础上增大了CO2的浓度，平衡右移，因此n(CO)增大，所以n(CO)：乙＝丁>丙＝甲。 8．在恒容密闭容器中存在下列平衡：CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)。CO2(g)的平衡物质的量浓度c平(CO2)与温度T的关系如图所示。下列说法错误的是(　　) A．反应CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)的　ΔH>0 B．在T2时，若反应处于状态D，则一定有v正<v逆 C．平衡状态A与C相比，平衡状态A的c(CO)小 D．若T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1<K2 解析：选C　由图可知，升高温度平衡时c(CO2)增大，则升高温度平衡正向移动，该反应的正反应为吸热反应，则反应CO(g) ＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)的ΔH>0，A正确；T2时，若反应处于状态D，大于平衡时浓度，平衡逆向移动，则一定有v正<v逆，B正确；平衡状态A与C相比，C对应温度高，则C点平衡正向进行的程度大，可知平衡状态A的c(CO)大，C错误；该反应的正反应为吸热反应，升高温度，化学平衡向吸热的正方向移动，则若T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1<K2，D正确。 9．I2在KI溶液中存在平衡： I2(aq)＋I－(aq)⥫⥬I (aq)，某I2、KI混合溶液中，c(I)与温度T的平衡曲线图如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．反应I2(aq)＋I－(aq)⥫⥬I(aq)的ΔH>0 B．若温度为T1℃、T2℃时，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1>K2 C．若反应进行到状态d时，一定有v正>v逆 D．状态a与状态b相比，状态a的c(I2)小 解析：选A　温度升高，I浓度降低，平衡逆向移动，正反应放热，ΔH<0，A错误；正反应放热，温度升高，平衡常数减小，B正确；若反应进行到状态d时，I浓度低于同温度下的a点，平衡会正向移动，则一定有v正>v逆，C正确；状态a与状态b相比，状态a的I浓度高，所以c(I2)小，D正确。 10．反应N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)　ΔH＝＋57kJ·mol-1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．A、C两点的反应速率：A>C B．A、C两点气体的颜色：A浅，C深 C．T1>T2 D．B、C两点气体的平均相对分子质量：B<C 解析：选B　在其他条件不变时，压强越大，反应速率越快。A、C两点的反应温度相同，由于压强：C>A，所以反应速率：C>A，A错误；A、C两点的反应温度相同，压强：C点>A点。在其他条件不变时，增大压强，物质的浓度增大，c(NO2)增大，体系内气体颜色加深；增大压强，化学平衡逆向移动，使c(NO2)减小，但平衡移动的趋势是微弱的，总的来说c(NO2)比A点大，故A、C两点气体的颜色：A点浅，C点深，B正确；根据图像可知：在压强相同、温度不同时，NO2的体积分数：T2>T1。该反应的正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，NO2的体积分数增大，所以温度：T2>T1，C错误；根据图像可知B、C两点NO2的体积分数相同，由于气体的质量不变，则各种气体的物质的量不变，气体的总物质的量不变，故气体的平均相对分子质量也不变，即B、C两点气体的平均相对分子质量相同，即：B＝C，D错误。 二、非选择题 11．在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应： 2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)　ΔH<0 (1)写出该反应的化学平衡常数表达式K＝________． (2)降低温度，该反应K值________，二氧化硫转化率______，化学反应速率______(以上均填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)600 ℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图，反应处于平衡状态的时间段是________________________________________________________________________。 (4)据图判断，反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是________________________(用文字表达)。 10 min到15 min的曲线变化的原因可能是__________(填写编号)。 a．加了催化剂　　b．扩大容器体积 c．降低温度 d．增加SO3的物质的量 解析：(1)根据化学方程式可知该反应的化学平衡常数表达式K＝。 (2)正反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，该反应K值增大，二氧化硫转化率增大，化学反应速率减小。 (3)平衡时各种物质的浓度不再发生变化，反应处于平衡状态的时间段是15～20 min和25～30 min。 (4)据图判断，反应进行至20 min时，O2的浓度瞬间增大，而其余物质的浓度不变，曲线发生变化的原因是增加了O2的量。10～15 min时曲线的斜率增大，反应速率加快，但没有达到平衡状态，所以曲线变化的原因可能是使用了催化剂。 答案：(1)　(2)增大　增大　减小 (3)15～20 min和25～30 min (4)增加了O2的量　a 12．反应aA(g)＋bB(g)cC(g)(ΔH＜0)在等容条件下进行。改变其他反应条件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示： (1)化学方程式中a∶b∶c＝________。 (2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小的排列顺序为________________________________________________________________________。 (3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是________，其值是________。 (4)由第一次平衡到第二次平衡，平衡向________(填“左”或“右”)移动，采取的措施是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)其他条件不变，只改变温度，则第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低：T2________(填“<”“>”或“＝”)T3，判断的理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)第Ⅰ阶段，20 min内，Δc(A)＝2.00 mol·L-1－1.00 mol·L-1＝1.00 mol·L-1，Δc(B)＝6.00 mol·L-1－3.00 mol·L-1＝3.00 mol·L-1，Δc(C)＝2.00 mol·L-1，则a∶b∶c＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)＝1∶3∶2。 (2)v1(A)＝＝ 0．05 mol·L-1·min-1， vⅡ(A)＝＝0.025 mol·L-1·min-1， vⅢ(A)＝＝0.012 mol·L-1·min-1， 则vⅠ(A)＞vⅡ(A)＞vⅢ(A)。 (3)αⅠ(B)＝×100%＝50%， αⅡ(B)＝×100%＝38%， αⅢ(B)＝×100%≈19%。故αⅢ(B)最小。 (4)由图示可知，由第一次平衡到第二次平衡，A、B的浓度减小，说明平衡正向移动。由物质C的浓度变化可知，使平衡正向移动的措施是从反应体系中移出了产物C。 (5)由图示可知，Ⅱ→Ⅲ平衡正向移动，由于正反应是放热反应，故Ⅱ→Ⅲ是降温过程，即T2>T3。 答案：(1)1∶3∶2 (2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A) (3)αⅢ(B)　0.19 (4)右　从平衡体系中分离出了C (5)>　因为该反应为放热反应，当其他条件不变时，降温能使平衡正向移动 13．氮及其化合物在生活及工业生产中有着重要应用。请回答以下问题： (1)如图是N2(g)、H2(g)与NH3(g)之间转化的能量关系图，则： ①N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为 ________________________________________________________________________。 ②过程(Ⅰ)和过程(Ⅱ)的反应热________(填“相同”或“不同”)。 ③某温度下，在1 L恒温恒容容器中充入1 mol N2和3 mol H2进行上述反应，10 min达到平衡，此时容器内压强变为原来的7/8。 a．该过程的平衡常数的表达式为________。 b．N2的平衡转化率为________。 c．此时若保持容器温度和体积不变，向其中再加入2.25 mol N2和0.5 mol NH3，则平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。 (2)用NH3可以消除氮氧化物的污染，已知： 反应Ⅰ：4NH3(g)＋3O2(g)⥫⥬2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol-1、平衡常数为K1 反应Ⅱ：N2(g)＋O2(g)⥫⥬2NO(g) ΔH2＝b kJ·mol-1平衡常数为K2 反应Ⅲ：4NH3(g)＋6NO(g)⥫⥬5N2(g)＋6H2O(g) ΔH3＝c kJ·mol-1平衡常数为K3 则反应Ⅱ中的b＝________(用含a、c的代数式表示)，K3＝________(用K1和K2表示)，反应Ⅲ中的ΔS________(填“>”“<”或“＝”)0。 解析：(1)①据图可知2 mol NH3分解得到1 mol N2和3 mol H2，吸收92 kJ/mol的热量，因而N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为N2(g) ＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol-1。 ②根据盖斯定律，反应热只与起始状态及终了状态有关， 与过程无关，这两个过程起始状态和终了状态相同，因而反应热相同。 ③可以根据三段式去求解；设转化x mol/L N2： 　N2 (g)　＋　3H2(g)⥫⥬2NH3(g) 起 1 3 0 转 x 3x 2x 平 1－x 3－3x 2x 根据此时容器内压强变为原来的7/8，可列式得＝，则x＝0.25 mol/L。 a．K＝； b．N2的平衡转化率为0.25/1×100%＝25%； c．平衡时c平(N2)＝0.75 mol/L，c平(H2)＝2.25 mol/L， c平(NH3)＝0.5 mol/L，K＝＝0.029，向其中再加入2.25 mol N2和0.5 mol NH3，则c(N2)＝3 mol/L，c(H2)＝2.25 mol/L，c(NH3)＝1 mol/L，Q＝＝0.029 mol-2·L2，因而Q＝K，平衡不移动。 (2)根据盖斯定律，设反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为A、B、C，则B＝(A－C)/3，因而b＝(a－c)/3，由于c＝a－3b，所以可知K3＝K1/K，根据4NH3(g) ＋6NO(g)⥫⥬5N2(g)＋6H2O(g)可知该反应各物质均为气体，且气体体积增大，因而混乱度变大，故ΔS>0。 答案：(1)①N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mo-1 ②相同 ③K＝c(NH3)/[c平(N2)·c(H2)]　25%　不 (2)(a－c)/3　　＞ 学科网（北京）股份有限公司 $$